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CPGE – PTSI Mr Pernot
Le système d’exploitation
Le système d’exploitation page 1/7
1. Généralités
En informatique, un système d'exploitation (souvent appelé OS pour Operating System) est un ensemble
de programmes qui dirige l'utilisation des capacités d'un ordinateur par des logiciels applicatifs. Il reçoit de la part des
logiciels applicatifs des demandes d'utilisation des capacités de l'ordinateur (capacité de stockage des mémoires et
des disques durs, capacité de calcul du processeur). Le système d'exploitation accepte ou refuse de telles demandes, puis
réserve les ressources en question pour éviter que leur utilisation n'interfère avec d'autres demandes provenant d'autres
logiciels.
Le système d'exploitation est le premier programme exécuté lors de la mise en marche de l'ordinateur via le BIOS,
après l’amorçage. Il offre une suite de services généraux qui facilitent la création de logiciels applicatifs et sert
d'intermédiaire entre ces logiciels et le matériel informatique. Un système d'exploitation apporte commodité, efficacité et
capacité d'évolution, permettant d'introduire de nouvelles fonctions et du nouveau matériel sans remettre en cause les
logiciels.
Il existe sur le marché des dizaines de systèmes d'exploitation différents. Ils sont souvent livrés avec l'appareil
informatique, c'est le cas de Windows, UNIX, Irix, Symbian OS et Android. Les fonctionnalités offertes diffèrent d'un
modèle à l'autre, et sont typiquement en rapport avec l'exécution des programmes, l'utilisation de la mémoire centrale,
des périphériques, la manipulation des systèmes de fichiers, la communication, ou la détection d'erreurs.
En 2013 les deux familles de systèmes d'exploitation les plus populaires sont la :
famille Unix (dont Mac OS pour Apple, Linux pour PC, iOS et Android)
la famille Windows, celle-ci détenant un quasi-monopole sur les ordinateurs personnels, avec près de 90 % de part
de marché depuis 15 ans
Le système d’exploitation est un
intermédiaire entre les logiciels
d’application et le matériel.
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Il est tout à fait possible sur un même ordinateur d’avoir 2 systèmes d’exploitation différents. L’un est installé
principalement (ex : Mac Os sur un Apple) et l’autre en machine virtuelle (grâce à Virtual Box par ex). Cela permet à
l’utilisateur de passer d’un OS à l’autre sans redémarrer le PC.
Globalement, le SE doit gérer le flux de donnée entre le CPU et les périphériques (HDD, DVDROM, ports USB-
HDMI…, carte graphique-son…etc).
Pour que les programmes puissent s’exécuter de façon portable et efficace, il faut pouvoir gérer simultanément :
la multiplicité des différentes ressources
la complexité des composants qui requiert la prise en compte de nombreux détails embétants, sources de bogues.
Le système de fichiers fournit un modèle commode
d’organisation des informations persistantes , avec une
gestion indépendante du support matériel. Le plus
souvent, l’organisation de fichiers se fait de façon
arborescente que l’on retrouve dans un explorateur.
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2. Fonctionnalités du système d’exploitation
Les rôles du système d'exploitation sont divers :
Gestion du processeur : le système d'exploitation est chargé de gérer l'allocation du processeur entre les
différents programmes grâce à un algorithme d'ordonnancement. Le type d'ordonnanceur est totalement
dépendant du système d'exploitation, en fonction de l'objectif visé.
Ex : si vous faites un clic droit ds barre
des tâches puis « gestionnaire des
tâches », vous accédez à un outil visuel
pratique permettant de voir la
performance de votre processeur et les
principales ressources utilisées à
l’instant t.
Gestion de la mémoire vive : le système d'exploitation est chargé de gérer l'espace mémoire alloué à chaque
application et, le cas échéant, à chaque usager. En cas d'insuffisance de mémoire physique, le système
d'exploitation peut créer une zone mémoire sur le disque dur, appelée «mémoire virtuelle». La mémoire virtuelle
permet de faire fonctionner des applications nécessitant plus de mémoire qu'il n'y a de mémoire vive disponible
sur le système. En contrepartie cette mémoire est beaucoup plus lente.
Gestion des entrées/sorties : le système d'exploitation permet d'unifier et de contrôler l'accès des programmes
aux ressources matérielles par l'intermédiaire des pilotes (appelés également gestionnaires de périphériques ou
gestionnaires d'entrée/sortie).
Gestion de l'exécution des applications : le système d'exploitation est chargé de la bonne exécution des
applications en leur affectant les ressources nécessaires à leur bon fonctionnement. Il permet à ce titre de «tuer»
une application ne répondant plus correctement.
Ex : si vous faites un clic droit ds barre des
tâches puis « processus », vous accédez en temps
réel à l’espace mémoire utilisé par tt les
applications ouvertes ainsi que le taux
d’utilisation processus.
Vous pouvez par cet outil arrêter à volonté une
ou plusieurs applications pour gagner en
performances.
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Gestion des droits : le système d'exploitation est chargé de la sécurité liée à l'exécution des programmes en
garantissant que les ressources ne sont utilisées que par les programmes et utilisateurs possédant les droits
adéquats.
Gestion des fichiers : le système d'exploitation gère la
lecture et l'écriture dans le système de fichiers et les
droits d'accès aux fichiers par les utilisateurs et les
applications.
Ex : si vous faites un clic droit sur un fichier (ex :
programme), puis « propriétés » puis « sécurité », vous
accédez aux commandes permettant de changer les
droits d’accés en lecture écriture du fichier, ainsi que le
passage en mode administrateur.
Gestion des informations : le système d'exploitation fournit un certain nombre d'indicateurs permettant de
diagnostiquer le bon fonctionnement de la machine.
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3. Composantes du système d’exploitation
Le système d'exploitation est composé d'un ensemble de logiciels permettant de gérer les interactions avec le matériel.
Parmi cet ensemble de logiciels on distingue généralement les éléments suivants :
le noyau (en anglais kernel) représentant les fonctions fondamentales du système d'exploitation telles que la
gestion de la mémoire, des processus, des fichiers, des entrées-sorties principales, et des fonctionnalités de
communication.
L'interpréteur de commande (en anglais shell, traduisez «coquille» par opposition au noyau) permettant la
communication avec le système d'exploitation par l'intermédiaire d'un langage de commandes, afin de permettre
à l'utilisateur de piloter les périphériques en ignorant tout des caractéristiques du matériel qu'il utilise, de la gestion
des adresses physiques, etc. = interface graphique maintenant
Le système de fichiers (en anglais «file system», noté FS), permettant d'enregistrer les fichiers dans une
arborescence (explorateur)
4. Les systèmes d’exploitation embarqués
Les systèmes embarqués sont des systèmes d'exploitation prévus pour fonctionner sur des machines de petite taille,
telles que des PDA (personal digital assistants ou en français assistants numériques personnels) ou des appareils
électroniques autonomes (sondes spatiales, robot, ordinateur de bord de véhicule, etc.), possédant une autonomie réduite.
Ainsi, une caractéristique essentielle des systèmes embarqués est leur gestion avancée de l'énergie et leur capacité à
fonctionner avec des ressources limitées.
Les principaux systèmes embarqués «grand public» pour assistants numériques personnels sont :
PalmOS
Windows Mobile / Window Smartphone
Android
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5. UNIX et Windows
5.1. UNIX
Principales caractéristiques :
Créé par Ritchies et Thomson, dans les laboratoires BELL en 1970
Ecrit à 90 % en langage C.
Marque déposée, d’où l’existence de versions voisines : SOLARIS, LINUX...
Multi-tâches (Il gère une file d’attente mais n’exécute pas deux tâches en même temps !)
Plusieurs interfaces graphiques sont disponibles.
Informations temporelles sur les fichiers
Exécution directe (intéractif) ou masquée (tâche de fond)
Environnement modulable
Les avantages d'Unix
Très grande fiabilité du système. On peut laisser tourner un système Unix de nombreux mois sans perte de
performance.
Multi plate-formes (Processeurs Intel, Risc, Alpha...)
Services et outils associés (serveur FTP, messagerie, compilateurs, outils d'administration...) livrés en
standart.
Le système Linux offre une réelle alternative aux solutions Microsoft. Linux est gratuit, plus fiable et
dispose aujourd'hui d'un grand nombre de logiciels.
L’accès au code source est probablement LA différence la plus significative entre Linux et Windows
Les faiblesses d’Unix
Manque de standardisation qui fait que chaque constructeur propose une version sensiblement différente
d’Unix. Ce qui oblige le portage des applications d’un environnement à l’autre.
Administration relativement complexe (par rapport à Windows par exemple) qui nécessite un personnel
plus expérimenté
5.2. WINDOWS
Principales caractéristiques :
Système en 32 bits et 64 bits
Portables sur plusieurs plateformes (intel, alpha, power PC…)
Système sécurisé
Installation rapide d’un réseau
Multi-tâches (Il gère une file d’attente mais n’exécute pas deux tâches en même temps !)
Les avantages de Windows :
La prise en main : elle est bien plus simple sur windows que sur linux.
L’essentiel des programmes s’ouvrent bien avec windows , certains ne sont pas compatibles avec linux
Standardisation de windows
Logiciels et jeux : position de leader oblige, la quasi-totalité des jeux et logiciels sont conçus pour windows
Support : outre pour les versions payantes de Linux, il n’y a pas de support pour linux ; Le web fournit
beaucoup d’aide mais windows est clairement mieux organisé de ce point de vue.
Périphériques : Les fabricants de périphériques fournissent presque toujours les pilotes pour Windows
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Les inconvénients de Windows :
Fiabilité aléatoire
Nécessite une machine performante
Langage de commande pauvre
Peu d’outils livrés en standard
Les ordinateurs du laboratoire de SII sont tous avec système d’exploitation WINDOWS, nous travaillerons cette
année dans cet univers.
6. La gestion des utilisateurs
6.1. Les identifiants et comptes
Les systèmes d’exploitation Unix comme Microsoft sont multi-utilisateur : chaque utilisateur dispose d’un
identifiant auprès du système (et en général, d’un mot de passe correspondant). On prendra dans la suite de ce
chapitre le cas d’un utilisateur fictif Jean Dupont utilisant un ordinateur au sein de son entreprise. Le responsable des
moyens informatiques a créé un compte utilisateur dans le système informatique, auquel sera associé un identifiant,
par exemple jdupont et un mot de passe. Il a de plus déclaré Jean Dupont comme étant membre d’un ou plusieurs
groupes d’utilisateurs, ce qui lui conférera certains droits vis-à-vis du système informatique.
Par exemple, si l’entreprise de Jean a défini des groupes utilisateur, développeur et manager et que Jean travaille
comme ingénieur informatique, on peut imaginer qu’il est membre des deux premiers groupes mais pas du 3ème. Il a
aussi accès à un groupe privé jdupont, dont Jean sera le seul membre.
6.2. Les protections
Chaque fichier enregistré dans votre machine dispose d’une sécurité
d’accès en lecture-écriture. Pour modifier cet accès : clic droit sur
fichier puis « propriétés » puis « sécurité ».
Pour la copie de fichiers dans certains répertoires comme le
« program file », vous devez disposer de droits administrateur et
Windows vous renverra le message suivant. On verra en TP
comment modifier ce droit.
